Ultra-Wideband Electromagnetic Radiation from GaAs Photoconductive Switches

The experiment results of ultrawide band electromagnetic radiation with DC biased GaAs photoconductive semiconductor switch combining double ridge horn antenna triggered by high repeat frequency femto-second laser pulse are reported.The GaAs switches are insulated by solid multi-layer transparent dielectrics and the distance of two electrodes is 3mm.The electrode material of the switch is ohmic contact through alloy technics with definite proportion of Au/Ge/Ni.This switch and double ridge horn antenna are integrated and the receive antenna is connected with the test instrument.From receiving antenna,ultra fast electrical pulse of 200ps rise time and 500ps pulse width is obtained,the repetition rate of the pulse is about 82MHz and the frequency spectrum is in the range of 4.7MHz～14GHz.The radiation characteristic of the ultrafast electrical pulse is analyzed.

高重复频率飞秒激光对面阵CCD的干扰和破坏

采用800 nm,100 fs的超短脉冲激光器对硅面阵CCD进行辐照实验,观测到饱和、串扰以及永久性损伤等多种可能造成成像器件失效的现象,特别是在激光能量较高时,发现CCD在成像时出现了黑白屏的现象。在飞秒激光器以1,10和1000 Hz工作的条件下,分别测量了硅面阵CCD的饱和阈值、串扰阈值和破坏阈值。对破坏后的CCD器件进行了显微分析。在1 kHz工作的条件下进行了视场外干扰实验,观察到串扰和全屏饱和的现象。

飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试技术

飞秒激光在激光核聚变、卫星精密测距、激光微加工等领域具有重要的应用前景,同时也是产生太赫兹波的主要泵浦源。介绍了国内外飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形的测试方法,比较了自相关法、频率分辨光学快门法、光谱相位相干直接电场重构法的优缺点。自相关法具有脉宽测量范围广、结构简单等特点,但不具备脉冲波形测试能力。光谱相位相干直接电场重构法对待测激光光束质量要求较高,不适合大量程范围激光脉宽快速测量。为满足10fs～5ps大量程范围超短激光脉冲宽度和脉冲波形的测试需求,采用自相关法及二次谐波频率分辨光学开关法研制飞秒激光脉冲宽度和脉冲波形测试仪,时间分辨率优于2fs。

飞秒激光制瓣的准分子激光角膜原位磨镶术治疗不同屈光度近视的疗效分析

目的评价Ziemer’s Femto LDV飞秒激光制瓣联合准分子激光角膜原位磨镶术(LASIK)治疗不同屈光度近视的临床疗效。方法将行Femto LDV制瓣的LASIK近视患者203例共401眼按术前屈光度分成3组,A组:-0.5^-6.0 D,284眼;B组:-6.25^-10.0 D,107眼;C组:-10.25^-14 D,10眼。观察术后12个月内其裸眼视力、矫正视力、屈光度及术后并发症的发生。结果虽然3组术后3个月的裸眼视力达0.5以上者均为100%,但1.0以上者分别为100.0%、99.1%及70.0%,其中C组患者显著低于A、B组(P<0.05)。而且C组患者术后12个月裸眼视力逐渐出现低于术前的最佳矫正视力的发生率明显高于A、B组(P<0.05),但3组的术后最佳矫正视力均无明显下降(P>0.05)。术后12个月各组平均屈光度A组为(-0.19±0.43)D,B组(-0.37±0.63)D,C组(-1.02±1.16)D,其中≤±0.5 D的分别为98.9%、83.2%和40.0%(C组明显低于A、B组,P<0.05)。所有患者基质床切削区均匀,偏离中心率低,角膜后表面高度差异无统计学意义,泪膜破裂时间、眼压差异均无统计学意义(P<0.05),未见严重并发症发生。结论使用Femto LDV制瓣的LASIK对于不同近视度数的患者均有好的治疗效果,术后视力好,预测性高,效果稳定及安全性高等,但对于超高度近视患者术后12个月视力预测性明显低于其他近视患者。

飞秒脉冲初始脉宽和啁啾对其自相似演化及压缩的影响

采用自相似抛物脉冲放大器对飞秒脉冲直接进行放大,并以低非线性系数的光子带隙光纤作为脉冲压缩器对放大的脉冲进行压缩.通过分步傅里叶方法研究了飞秒脉冲的初始宽度和啁啾对其自相似演化和压缩的影响.研究结果表明脉冲宽度越宽,脉冲自相似演化程度越差,演化脉冲的压缩质量也越差,压缩脉冲宽度较大,且有基座;脉冲的初始啁啾会严重阻碍其自相似演化,并最终影响脉冲的压缩质量;啁啾越大,脉冲的自相似演化结果越差,脉冲的压缩质量也越差;正的啁啾对脉冲的自相似演化的影响比负啁啾的要大.

两种飞秒激光制瓣LASIK术后的视觉质量对比

目的评估FS200和VisuMax两种不同的飞秒激光制瓣LASIK术后患者视力和暗视下对比敏感度的不同。方法选取20例40眼行VisuMax飞秒激光制瓣LASIK手术(VisuMax组),20例40眼行FS200飞秒激光制瓣LASIK手术(FS200组)。观察术前及术后1周、1个月、3个月的裸眼视力(uncorrect visual acuity,UCVA)、屈光度、最佳矫正视力(best-corrected visual acuity,BCVA)和暗视下有无眩光状态下的对比敏感度。结果术后3个月时两组所有患者的UCVA均达到1.0及以上,有效指数为1.06±0.18(VisuMax组)和1.04±0.20(FS200组)(P=0.397),等效球镜为(0.11±0.22)D(VisuMax组)和(0.14±0.22)D(FS200组)(P=0.573),两组所有患者的等效球镜均在±1.00 D内,90.0%(VisuMax组)和87.5%(FS200组)的患者等效球镜在±0.50 D内(P=1.000),无患者出现BCVA下降,术后3个月时两组暗视无眩光情况下对比敏感度中频段均有提高(1.0∶5.0、1.0∶2.7),暗视有眩光下所有频段对比敏感度均提高,差异均有统计学意义(均为P<0.05),所有结果两组间差异均无统计学意义(均为P>0.05)。结论两种飞秒激光制瓣的LASIK术后的视力和暗视下对比敏感度变化是一致的,两种飞秒LASIK手术均有良好的有效性和可预测性。

磁透镜内径比对条纹变像管性能的影响

针对一款高时空分辨率飞秒条纹变像管的带极靴磁透镜结构,提出了更加符合实际磁场分布规律的"高斯型"磁场分析模型,并且研究了磁透镜内径比对条纹变像管时间、空间分辨特性的影响。利用Lorentz软件数值研究了条纹变像管中不同内径比的磁透镜所产生的磁场分布,并且采用Monte-Carlo方法对大量光电子初始参量进行抽样计算,通过跟踪行波偏转前置短磁聚焦条纹变像管中大量光电子的运行轨迹,统计分析了光电子在最佳像面上的位置分布,最后利用调制传递函数对条纹管时空分辨能力进行评价。结果表明:当磁透镜内径比r1/r2=0.83时,磁场对电子束进行有效聚焦,获得物理时间分辨率优于190 fs,且狭缝边缘(狭缝总长度为6 mm)空间分辨率达到100 lp/mm的结果。

飞秒激光屈光手术研究进展

飞秒激光以脉冲宽度短、瞬间功率高、重复频率高、单脉冲能量低、热效应小等特点应用于眼科屈光手术领域,成为屈光手术的未来新航向。其基本原理为光致破裂作用,在角膜组织中介导等离子切除,精细而稳定。本文就飞秒激光LASIK手术的参数选择、瓣质量评估、术后角膜创伤愈合与炎症反应以及最新术式FLEx/SMILE的新进展等进行综述。

78fs全光纤环形腔被动锁模飞秒激光器

为满足全光采样系统对低时域抖动、窄脉冲宽度和高重复频率飞秒光纤激光器的需求,结合数值仿真,在实验的基础上利用非线性偏振旋转锁模原理,初步实现了自由运转被动锁模掺铒飞秒光纤激光器,激光器锁模输出脉冲的基本重复频率为6.028 MHz,平均输出功率为1.07 mW,中心波长为1 570.3 nm,光谱宽度为33.2 nm,理论推算出傅里叶变换受限脉冲的时域宽度为78 fs;通过增大输出耦合器的分束比,可以提高锁模输出脉冲的平均功率;同时,测量了锁模脉冲基本重复频率的稳定性。该激光器的操作和调节简单,在锁模情况下能够长时间稳定运行,其全光纤结构更有利于小型化和便携化。

飞秒脉冲干涉自相关修正光谱的啁啾特性

为了测量飞秒激光脉冲啁啾,采用了一种对干涉自相关光谱作频谱修正的简单方法,得到干涉自相关修正光谱。利用该修正光谱对啁啾有很高灵敏度的特性,对高斯型强度分布的线性啁啾、平方啁啾脉冲进行了理论分析和实验验证,取得了修正光谱的下包络峰的高度与啁啾量对应关系、下包络峰的个数与啁啾次数对应关系。结果表明,根据干涉自相关修正光谱下包络的峰值,可估定啁啾的量值,根据干涉自相关修正光谱下包络峰的个数可以判断脉冲啁啾的次数。这一结果对精确地测量飞秒激光脉冲的微小啁啾量是有帮助的。

利用锁相飞秒激光对碘分子R(59)8-4超精细跃迁的绝对频率测量

介绍了633 nm半导体激光频标系统,高重复频率锁相飞秒激光器系统和绝对频率测量系统的建立以及测量碘分子超精细跃迁绝对频率的系统方案。633 nm半导体激光频标采用三次微分稳频方法,将激光频率锁定在碘分子谱线上,获得0.5 mW的稳频激光输出。飞秒激光稳频系统通过锁相电路将飞秒激光的高重复频率(760 MHz)和初始频率稳定在微波频率标准上,从而得到稳定的飞秒光梳,其稳定度优于6.44×10-13。在此基础上建立了绝对频率的直接测量系统,即利用波长计直接测量光梳的齿数n,并通过拍频法,测出633 nm半导体激光频标与飞秒光梳的差频,从而计算出相应谱线的绝对频率。这样,通过锁相飞秒激光器,建立了微波频率标准到光学频率标准的传递,为进一步的基础研究工作奠定了基础。

物理参数变化对短脉冲激光激励温度场的影响

为研究多物理参数(耦合系数、电子热导率、电子热容、晶格热容)同时随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生温度场分布的影响,基于双温耦合理论,建立了短脉冲激光辐照金属材料金的加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下,得到短脉冲激光辐照金属材料金激励产生的温度场二维瞬态分布,并进一步比较了多物理参数同时随温度变化和采用室温物理参数两种情况下温度场分布的区别。数值结果表明:多物理参数同时随温度变化使电子温度和晶格温度的上升变快,最大值变大,而且使得材料中激光穿透直接辐照到的区域温度变高。

单光子态的产生与测量

报道了通过自发参量下转换产生单光子态的实验研究,使用中心波长425nm的飞秒脉冲泵浦Ⅰ类非共线相位匹配的BBO晶体,在实验上得到单光子计数率为2.978×10-4,并分析了实验中的相关问题。

飞秒脉冲激光产生及捕获微气泡的实验研究

采用高速光学摄像及高频超声成像技术对飞秒脉冲激光在介质水中发生光学诱导击穿的过程进行实验研究.结果表明,光学诱导击穿产生后,在高能激光自聚焦的焦点处产生一系列微气泡,最后只有一个微气泡可以被激光束稳定地捕获,并且这个微气泡可以在超声作用下进行非接触式三维操控.进一步分析了沿激光束产生和捕获的微气泡的时空特性以及激光束捕获微气泡的力学特性.实验结果为应用微气泡进行分子水平的靶向性治疗提供了全新的技术手段.

Compton散射对激光等离子体中光场和电子密度分布的影响

应用电子和多光子集团非弹性碰撞模型和冷等离子体模型,研究了飞秒强激光与线性等离子体发生多光子非线性Compton散射时,散射激光与入射激光形成的飞秒耦合激光场对线性等离子体层中光场和电子密度分布的影响。研究发现,在耦合激光的有质动力作用下,电子密度分布和离子密度分布比Compton散射前的偏离更加严重,电子密度的变化比离子密度的变化更快,产生的静电场更强。即使耦合激光场非常弱,电子的运动仍表现出相对论效应,仍有静电场存在。

飞秒激光在钛合金表面改性中的应用及其对成骨细胞黏附和增殖的影响

目的:采用不同能量密度飞秒激光处理钛合金表面,比较其对成骨细胞黏附和增殖的影响,探讨飞秒激光在种植材料表面改性中的作用。方法:钛合金Ti-6Al-4V圆片进行打磨抛光并采用不同能量密度的飞秒激光处理,分为低能量组(0.07J.cm-2)和高能量组(1.40J.cm-2),同时以单纯打磨抛光样本为对照组,扫描电镜观察各组材料表面形貌;人成骨样细胞素MG63与各组材料进行共培养,扫描电镜观察材料表面黏附细胞的形态并采用丫啶橙染色和荧光显微镜观察黏附细胞的数量,用噻唑蓝(MTT)比色分析法测定MG63细胞的吸光度(A)值,分析不同时间点细胞增殖率。结果:飞秒激光处理钛合金表面形成2种不同的微形貌结构,即纳米级平行排列的条纹状结构和微米级的凸起与纳米级的条纹相结合的微纳复合结构;24h各组黏附的细胞数量相近;48h各组材料表面单个细胞形态均不明显,但微纳复合结构表面细胞覆盖面积大于纳米条纹表面和对照组的光滑表面,高能量组细胞增殖率明显高于对照组和低能量组(P<0.05)。结论:飞秒激光处理钛合金表面产生的微纳复合结构有利于MG-63成骨细胞黏附和增殖。

飞秒电子束装置的初步实验结果(英文)

上海应用物理研究所建造并调试了一台飞秒电子束装置。这台装置主要由一把S波段热阴极微波电子枪、一台alpha磁铁和一根SLAC型加速管组成。这台装置可以产生能量为20-30MeV，峰值电流为100A，微束团长度为250fs的电子束。这篇文章报道了这台装置的调试和电子束团参数的测量。

随机折射率调制光纤光栅中的模式耦合分析

对随机折射率调制的光纤光栅进行了理论建模,将随机光纤光栅看作是长、短周期均匀光纤光栅的随机线性组合.分别利用传输矩阵法和光束传播法计算了随机间距均值为20μm的随机光栅的反射和透射特性,证实了随机光栅中同时具有前后向纤芯基模的耦合以及纤芯基模与包层模式之间的耦合,验证了所提出的线性组合的理论模型.文中还进行了随机光栅的实验研究,采用飞秒激光器在1 cm的单模光纤中写入了具有500个随机间距在10-20μm的折射率调制点的随机光栅,并测量了该随机光栅的反射和透射光谱.实验结果进一步验证了理论模型的准确性.

从长度单位米到时间单位秒:稳频激光—飞秒光梳—铯原子喷泉钟—光钟

报道了中国计量科学研究院(NIM)在复现国际单位制(SI)长度单位米和时间单位秒的研究进展,包括稳频激光、NIM4铯原子喷泉钟和飞秒光学频率梳。NIM4钟不确定度达4.4×10-15,NIM在研的飞秒光梳将以优于1×10-13的不确定度实现光学波长向微波频率的溯源。文中还讨论了127I2饱和吸收6 3 3 nm 3次谐波稳频的He-Ne激光波长比5次谐波稳频的更“准确”;指出飞秒光梳是从动跟踪系统,描述它的性能指标应当是它的跟踪精度;估计了用“吸收室—原子束—原子喷泉—原子/离子存储”4种不同原理所建频标可能达到的不确定度极限。最后简略展望时间频率基准研究的新动向———光钟。

高非线性光子晶体光纤及其超连续谱研究

文章作者设计并制造了一种纯硅芯高非线性光子晶体光纤，该光纤纤芯直径为1．65μm，空气微孔直径为4．75μm，孔中心间距为5．35μm，零色散波长为1120nm，800nm波长的色散为-88ps／（nm·km）。将能量为5nJ、重复频率为100MHz、中心波长为800nm的30fs的钛蓝宝石激光脉冲耦合入2m长的该高非线性光子晶体光纤中.得到了450～1400nm宽波段范围内的超连续光谱。